C++程序設(shè)計(jì)混合教學(xué)的實(shí)踐探究

陳文蘭

（南通大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院，江蘇南通 226000）

0 引言

隨著信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用，信息技術(shù)與教育教學(xué)的融合，正在改變著傳統(tǒng)的教育教學(xué)觀念、教學(xué)組織形態(tài)、教學(xué)與學(xué)習(xí)方式、教學(xué)管理機(jī)制、教學(xué)方法手段以及教師布局[1]?！皬?qiáng)化現(xiàn)代信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合，解決好教與學(xué)模式創(chuàng)新”[2]是目前高校教育教學(xué)研究的熱點(diǎn)問題。伴隨著互聯(lián)網(wǎng)成長起來的“00 后”學(xué)生，具體很強(qiáng)的主體意識(shí)，傳統(tǒng)面對(duì)面的課堂教學(xué)已經(jīng)無法滿足他們的自主學(xué)習(xí)及個(gè)性化學(xué)習(xí)的需求；同時(shí)，C++程序設(shè)計(jì)課程的線下課堂教學(xué)也存在著諸多問題。開展課程線上資源建設(shè)和線下教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)，融合傳統(tǒng)課堂教學(xué)和線上教學(xué)開展混合教學(xué)，可以有效地解決目前課程教學(xué)存在的問題，進(jìn)而提高教學(xué)效果。

1 教學(xué)現(xiàn)狀分析

1.1 C++程序設(shè)計(jì)線下教學(xué)存在的問題

C++程序設(shè)計(jì)作為南通大學(xué)計(jì)算機(jī)類專業(yè)學(xué)生入學(xué)后的第一門專業(yè)必修課程，目前課程線下教學(xué)主要存在以下問題：

1）學(xué)生缺乏必要的基礎(chǔ)知識(shí)。C++程序設(shè)計(jì)課程在學(xué)生入學(xué)后的第一學(xué)期開設(shè)，學(xué)生尚未完成計(jì)算機(jī)導(dǎo)論課程的學(xué)習(xí)，對(duì)計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)的表示、存儲(chǔ)及程序執(zhí)行過程等課程學(xué)習(xí)所需的基礎(chǔ)知識(shí)缺乏必要的了解，導(dǎo)致學(xué)生普遍存在入門困難的問題。

2）課程教學(xué)和考核重理論輕實(shí)踐。課堂教學(xué)由48 個(gè)理論學(xué)時(shí)和32 個(gè)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)構(gòu)成，以語法和編程方法講授為主，上機(jī)實(shí)驗(yàn)為輔。課程考核以期末卷面考試為主（占70%），以平時(shí)學(xué)習(xí)過程和實(shí)驗(yàn)考核為輔（占30%）。重理論輕實(shí)踐的教學(xué)過程和考核方式不能有效地提高學(xué)生的編程能力，達(dá)到學(xué)以致用。

3）課程教學(xué)以教師為主導(dǎo)。教學(xué)過程中主要以教師講授的形式開展理論課程的教學(xué)，學(xué)生參與度不高，無法突出學(xué)生學(xué)習(xí)的主體地位，不能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。

4）課程教學(xué)不能滿足不同層次學(xué)生的需求。本課程的學(xué)生來自多個(gè)省份，學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)和學(xué)習(xí)能力存在較大的差異。但受到課程教學(xué)學(xué)時(shí)的限制，課程教學(xué)只能按照相同的內(nèi)容和過程向前推進(jìn)，無法兼顧不同層次的學(xué)生，教學(xué)內(nèi)容的深度和廣度不足，從而導(dǎo)致部分學(xué)生“吃不飽”或者“吃不了”。

5）教學(xué)反饋不及時(shí)且不全面。C++程序設(shè)計(jì)課堂教學(xué)時(shí)，主要采用課堂提問、作業(yè)、實(shí)驗(yàn)情況及平時(shí)測驗(yàn)等進(jìn)行教學(xué)反饋。受教學(xué)時(shí)間安排等客觀因素的限制，教師不能全面、及時(shí)地了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，進(jìn)而有針對(duì)性地開展教學(xué)。

1.2 線上教學(xué)的優(yōu)勢

相對(duì)于傳統(tǒng)的課堂教學(xué)，線上教學(xué)為教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)提供了更廣闊的空間，合理規(guī)劃和有效組織的線上教學(xué)具有傳統(tǒng)課堂教學(xué)無法比擬的優(yōu)勢，主要包括：

1）線上教學(xué)可以突破時(shí)間和空間限制。線上教學(xué)可以不受課堂教學(xué)時(shí)間和空間的限制，學(xué)生可以自主地安排學(xué)習(xí)時(shí)間和學(xué)習(xí)進(jìn)度，特別適合學(xué)生自主學(xué)習(xí)。

2）教學(xué)資源分享和使用方便靈活。授課視頻發(fā)布到網(wǎng)上，學(xué)生可以無限次觀看學(xué)習(xí)；補(bǔ)充的教學(xué)內(nèi)容可以由學(xué)生根據(jù)自身情況有選擇地學(xué)習(xí)；線上題目也可以供學(xué)生反復(fù)練習(xí)。

3）可以有效地解決教學(xué)內(nèi)容、過程和考核方式同一化問題。教師通過合理規(guī)劃和設(shè)計(jì)線上教學(xué)內(nèi)容可以滿足不同層次學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，可以采用分層次考核方式以更準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

4）能夠得到及時(shí)全面的教學(xué)反饋。線上教學(xué)平臺(tái)可以對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過程和學(xué)習(xí)效果進(jìn)行記錄和分析，教師可以通過平臺(tái)記錄及時(shí)全面地了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，從而有針對(duì)性地開展教學(xué)。

盡管線上教學(xué)具有諸多課堂教學(xué)不可比擬的優(yōu)勢，但是，線上教學(xué)要求學(xué)生必須具有較強(qiáng)的自主學(xué)習(xí)能力、自我控制和管理能力，對(duì)于缺乏相關(guān)能力的學(xué)生由于缺乏教師的監(jiān)督，僅僅安排線上教學(xué)很難保質(zhì)保量地完成課程學(xué)習(xí)。因此，充分利用線上教學(xué)的優(yōu)勢組織線上線下混合教學(xué)，突出學(xué)生學(xué)習(xí)的主體地位，可以有效地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，進(jìn)而提高課程的教學(xué)效果。

2 C++程序設(shè)計(jì)線上線下混合教學(xué)設(shè)計(jì)

2.1 C++程序設(shè)計(jì)課程目標(biāo)制定

C++程序設(shè)計(jì)是南通大學(xué)計(jì)算機(jī)類專業(yè)學(xué)生必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，也是學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)的入門語言。課程的教學(xué)目的是使學(xué)生掌握程序設(shè)計(jì)的基本思想和方法，建立良好的編程習(xí)慣，基本具備使用C++語言進(jìn)行軟件開發(fā)的能力。同時(shí)，該課程也是后續(xù)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)等專業(yè)課程的基礎(chǔ)。從某種程度上來說，課程的學(xué)習(xí)情況直接決定了學(xué)生后續(xù)的學(xué)習(xí)和發(fā)展。

課程組基于工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的畢業(yè)要求制定了課程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，從知識(shí)、能力和素質(zhì)三方面確定了課程目標(biāo)。

知識(shí)方面：熟悉C++的基本語法；理解面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)概念和方法。

能力方面：能夠熟練使用C++的編程環(huán)境，掌握C++程序的調(diào)試方法；能夠針對(duì)具體的應(yīng)用問題，運(yùn)用面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)思想，設(shè)計(jì)、編寫并調(diào)試程序；能夠完成小型軟件的開發(fā)。

素質(zhì)方面：形成良好的團(tuán)隊(duì)合作精神和溝通能力，勇于探索的科學(xué)精神。

2.2 線上教學(xué)資源建設(shè)

課程組選擇中國大學(xué)MOOC[3]和頭歌實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)（EduCoder）[4]作為C++程序設(shè)計(jì)理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的線上教學(xué)平臺(tái)，基于課程教學(xué)需求，進(jìn)行課程資源建設(shè)。

1）教學(xué)視頻

按照課程教學(xué)過程錄制C++程序設(shè)計(jì)理論教學(xué)視頻，建立理論教學(xué)SPOC 課程。為了滿足實(shí)驗(yàn)課程線上線下混合教學(xué)的需要，基于單次實(shí)驗(yàn)，錄制實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)視頻，主要介紹實(shí)驗(yàn)涉及的知識(shí)點(diǎn)、重難點(diǎn)、易錯(cuò)點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)所需的課外知識(shí)。理論教學(xué)視頻和實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)視頻依據(jù)教學(xué)進(jìn)度，按章發(fā)布給學(xué)生。

2）導(dǎo)學(xué)案

導(dǎo)學(xué)案是教師在學(xué)習(xí)理論、教育原理的指導(dǎo)下，在授課前依據(jù)課程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)從學(xué)生的角度設(shè)計(jì)的指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)、自主探究、自主創(chuàng)新的導(dǎo)學(xué)材料[5]。在C++程序設(shè)計(jì)教學(xué)過程中，由教師根據(jù)課程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中學(xué)習(xí)目標(biāo)和學(xué)習(xí)內(nèi)容分章和課次編制導(dǎo)學(xué)案，詳細(xì)說明知識(shí)準(zhǔn)備、學(xué)習(xí)目標(biāo)和重難點(diǎn)，分析學(xué)習(xí)內(nèi)容結(jié)構(gòu)，指導(dǎo)自學(xué)流程，解析學(xué)習(xí)難點(diǎn)，另外，每課次均設(shè)置不少于3道思考題。導(dǎo)學(xué)案發(fā)布到SPOC，以指導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。

3）試題庫

中國大學(xué)MOOC 支持在SPOC 建立試題庫，并允許對(duì)一道題目打多個(gè)標(biāo)簽。建立試題庫時(shí)為每個(gè)題目打4個(gè)標(biāo)簽，分別是章、課次、類型和等級(jí)，其中“章”標(biāo)識(shí)題目所在教材章節(jié)，分為ch1～ch12；“課次”標(biāo)識(shí)題目為所在章的第幾次課，分為No1、No2……；“類型”即題目類型，分別為選擇題、填空題，題目考查內(nèi)容包括基礎(chǔ)知識(shí)、程序閱讀和程序填空；“等級(jí)”標(biāo)識(shí)題目難度，分別為高、中、低三個(gè)難度。課前測試和課后測試均按照難度設(shè)置三份試卷，試卷由在題庫中隨機(jī)抽取題目自動(dòng)生成，根據(jù)題目難度和數(shù)量設(shè)置完成時(shí)間，要求學(xué)生在指定時(shí)間內(nèi)完成。課后作業(yè)除編程題外也按測試試卷生成方法生成，只是不限制學(xué)生的完成時(shí)間。

4）EduCoder項(xiàng)目

EduCoder 上的項(xiàng)目分為作業(yè)和實(shí)驗(yàn)2 類，作業(yè)部分為課后作業(yè)的編程題，實(shí)驗(yàn)部分為實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。C++程序設(shè)計(jì)共有32個(gè)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)，設(shè)計(jì)12個(gè)單人實(shí)驗(yàn)和1個(gè)團(tuán)隊(duì)實(shí)驗(yàn)，每個(gè)實(shí)驗(yàn)由易到難設(shè)計(jì)初級(jí)、中級(jí)和高級(jí)3類實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。初級(jí)難度只涉及課程的基礎(chǔ)知識(shí)，要求所有學(xué)生都要完成；中級(jí)難度對(duì)學(xué)生具有一些技術(shù)性的要求，大部分學(xué)生能夠完成；高級(jí)難度涉及需要學(xué)習(xí)的新知識(shí)，少部分有能力的學(xué)生通過進(jìn)一步學(xué)習(xí)和探索可以完成。以數(shù)組為例，初級(jí)難度包含回文判斷、九九乘法表打印、矩陣轉(zhuǎn)置運(yùn)算；中級(jí)難度包括字符數(shù)組中刪除重復(fù)字符、多項(xiàng)式加法、丟手絹問題、幻方問題；高級(jí)難度包括混合四則運(yùn)算表達(dá)式求解、歸并排序。課后作業(yè)的編程題也按相同方式設(shè)置。

2.3 線上線下混合教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)

線上線下混合教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)突出學(xué)生學(xué)習(xí)的主體地位，以調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，而教師則作為學(xué)生學(xué)習(xí)的引領(lǐng)者、指導(dǎo)者和督促者，引導(dǎo)和督促學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)和充分參與教學(xué)活動(dòng)過程，并為學(xué)生答疑解惑和指明學(xué)習(xí)方向。將C++程序設(shè)計(jì)線上線下混合教學(xué)活動(dòng)劃分為課前（線上）、課堂（線下）和課后（線上）三個(gè)階段，理論教學(xué)各階段的活動(dòng)如圖1所示。

圖1 C++程序設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)

1）課前活動(dòng)

課前教學(xué)活動(dòng)為課堂教學(xué)的準(zhǔn)備階段，教師通過SPOC發(fā)布導(dǎo)學(xué)案、課程學(xué)習(xí)視頻和其他教學(xué)資料，學(xué)生以此為基礎(chǔ)完成內(nèi)容學(xué)習(xí)，參與學(xué)習(xí)效果測試，并準(zhǔn)備進(jìn)行課程交流匯報(bào)的材料。學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生可通過SPOC 討論區(qū)和QQ 群進(jìn)行討論，教師進(jìn)行線上輔導(dǎo)。

教師基于線上測試、討論和輔導(dǎo)情況進(jìn)行學(xué)情分析，確定課堂教學(xué)內(nèi)容，并以此為基礎(chǔ)將學(xué)生按學(xué)習(xí)情況進(jìn)行分成三類，從每類學(xué)生中選取部分同學(xué)參與課堂匯報(bào)交流。

2）課堂活動(dòng)

課堂教學(xué)中，首先由教師進(jìn)行內(nèi)容串講，主要講授重難點(diǎn)內(nèi)容和學(xué)生在課前學(xué)習(xí)中出現(xiàn)的問題，中間穿插進(jìn)行課堂交流和基于慕課堂的在線答題；然后，由學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)情況匯報(bào)，每個(gè)學(xué)生匯報(bào)完成后，允許其他同學(xué)進(jìn)行提問和交流；最后，基于學(xué)生匯報(bào)和交流情況，由教師進(jìn)行點(diǎn)評(píng)和總結(jié)。各部分大致按照30分鐘、40分鐘、10分鐘進(jìn)行安排。

3）課后活動(dòng)

課后教學(xué)活動(dòng)以SPOC 課程內(nèi)容為主導(dǎo)，學(xué)生通過作業(yè)、測試和討論鞏固學(xué)習(xí)成果，基于內(nèi)容擴(kuò)展開展進(jìn)一步學(xué)習(xí)。作業(yè)和測試中低級(jí)難度的內(nèi)容要求所有學(xué)生都必須完成，中、高級(jí)難度內(nèi)容由學(xué)生根據(jù)自己情況自主選擇完成。

實(shí)驗(yàn)課也按照三個(gè)階段組織，課前由學(xué)生基于導(dǎo)學(xué)案和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)視頻進(jìn)行預(yù)習(xí)和實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備，并完成相應(yīng)的思考題；課堂教學(xué)過程中，前60分鐘由學(xué)生完成EduCoder在線實(shí)踐平臺(tái)上的初級(jí)難度的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，教師巡查學(xué)生的上課情況，對(duì)有需要的學(xué)生提供指導(dǎo)，并通過平臺(tái)反饋了解學(xué)生實(shí)驗(yàn)情況；后20分鐘由教師進(jìn)行總結(jié)實(shí)驗(yàn)情況，并與學(xué)生進(jìn)行交流。課后由學(xué)生根據(jù)自己的能力選擇完成中級(jí)和高級(jí)難度的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。團(tuán)隊(duì)實(shí)驗(yàn)課題則將學(xué)生分成3人一組，每組自主選擇一個(gè)題目，共安排8個(gè)學(xué)時(shí)，前6個(gè)學(xué)時(shí)由學(xué)生進(jìn)行設(shè)計(jì)、編程和調(diào)試，后2 個(gè)學(xué)時(shí)由學(xué)生進(jìn)行匯報(bào)和交流。

2.4 課程評(píng)價(jià)體系設(shè)計(jì)

為了能夠?qū)W(xué)生學(xué)習(xí)過程、學(xué)習(xí)態(tài)度和學(xué)習(xí)效果進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，課程組修改了課程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中課程考核大綱。課程總評(píng)成績由平時(shí)成績和期末考試成績構(gòu)成，各占50%。平時(shí)成績包括線上學(xué)習(xí)情況（5%）、作業(yè)及測試成績（15%）、交流匯報(bào)情況（5%）和實(shí)驗(yàn)情況（25%）。作業(yè)及測試成績中，低級(jí)難度內(nèi)容占10%，中高級(jí)占5%；實(shí)驗(yàn)情況中初級(jí)難度實(shí)驗(yàn)占20%，中高級(jí)難度實(shí)驗(yàn)占5%。期末考試成績?yōu)榫€下考試的卷面成績。

3 教學(xué)實(shí)踐

以上教學(xué)方法在“數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)”專業(yè)2022級(jí)96位學(xué)生中進(jìn)行了實(shí)踐，取得了較好的效果。主要體現(xiàn)在：1）學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性得到了有效調(diào)動(dòng)。能夠按要求完成所有課前任務(wù)的學(xué)生為92人，占比為95.83%，按時(shí)完成低級(jí)難度作業(yè)和測試的學(xué)生為95人，占比為98.95%，全部學(xué)生均完成了初級(jí)難度實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。2）學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和探索精神有了較大的提升。完成中級(jí)難度實(shí)驗(yàn)的學(xué)生為81 人，占比84.38%；完成高級(jí)難度實(shí)驗(yàn)的學(xué)生為46 人，占比47.91%；主動(dòng)參與教學(xué)互動(dòng)和提問的學(xué)生比例明顯高于往屆。3）教學(xué)質(zhì)量有了一定程度的提高。大部分學(xué)生較好地掌握了C++程序設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)和程序設(shè)計(jì)方法，具有一定的程序設(shè)計(jì)能力。期末考核成績相對(duì)于2021級(jí)有了一定程度的提升，達(dá)成課程目標(biāo)的學(xué)生比例由79.37%提高到91.67%，平均成績由76.03分提高到84.67分。

4 結(jié)束語

線上線下混合教學(xué)是高校課程教學(xué)發(fā)展的一個(gè)趨勢。通過融合線上理論和實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)并為實(shí)現(xiàn)分層次教學(xué)建設(shè)相應(yīng)的教學(xué)資源，開展C++程序設(shè)計(jì)理論和實(shí)驗(yàn)課程的線上線下混合教學(xué)，可以充分利用線上教學(xué)的優(yōu)勢以解決傳統(tǒng)課堂教學(xué)存在的問題。通過線上線下混合的方式組織課程教學(xué)，可以有效地提升課程的教學(xué)效果。